Енергетичні ( геліо- та вітроенергетичні ресурси).

Проблема практичного використання нетра­диційних джерел енергії у різних галузях економіки України надзвичайно актуальна. Енергетичні ресурси клімату, а саме сонячна та вітрова енергія, характери­зуються постійною відновлюваністю та відсутністю шкідливого впливу на довкілля. У зв'язку з цим ре­алізація наукових розробок у цьому напрямі є спра­вою надзвичайної державної ваги, а оцінювання кліматичного потенціалу сонячної та вітрової енергії набуває великого прикладного значення. Кількість сонячної енергії, що надходить на земну поверхню, майже у 20 тисяч разів перевищує всі ви­користовувані джерела енергії, однак її реалізація має ряд труднощів, пов'язаних з нерівномірним роз­поділом у просторі та часі. Використання сонячної енергії на деяких виробництвах зберігає до 60 % па­лива. Геліоенергетичні установки теплової дії дають можливість зменшити дефіцит енергозабезпечення енергоємких підприємств.

Доцільність використання сонячної енергії у будь-якому районі визначається мінливістю місячних сум сумарної радіації. Найменшою мінливістю сумарної радіації (коефіцієнт варіації 0,05 - 0,18) відзначається Південний берег Криму, де зростання повторюва­ності ясних днів забезпечує більшу стійкість сонячної енергії. Досить стійкими показниками потенціалу со­нячної енергії відрізняються райони Причорноморсь­кої і Приазовської низовин, Донецької і Придніпров­ської височин та Закарпатської низовини. На Поліській низовині взимку і восени відповідно до розподілу хмарності коефіцієнт варіації досягає мак­симальних значень (0,19 - 0,26), зменшуючись у літні місяці до 0,10 - 0,14. Значна мінливість сумарної радіації властива Українським Карпатам, водночас у зв'язку з переважанням хмарної погоди у літні місяці спостерігається вирівнювання річного ходу ко­ефіцієнта варіації.

Просторово-часова мінливість вкладу прямої радіації у сумарну, як показник пріоритетності райо­ну геліовикористання, теж досить значна. На Пів­денному березі Криму цей показник за квітень-вересень найвищий (62 %), у літні місяці співвідношен­ня між прямою та сумарною радіацією зростає до 64 - 66 %. Цей район сприятливий для пере­творення сонячної енергії безпосередньо на елект­ричну за допомогою фотоперетворювачів. Причор­номорська і Приазовська низовини, Донецька та При­дніпровська височини характеризуються дещо ниж­чим (54 - 58 %) вкладом прямої радіації у сумарну. На Поліській низовині цей показник змінюється від 46 % у квітні до 51 % у серпні. В Українських Кар­патах вклад прямої радіації у сумарну мінімальний, що ускладнює практичне використання сонячної енергії у цьому регіоні.

Значний вплив на ефективність використання со­нячної енергії має мінливість надходження сонячної радіації протягом дня. Найважливішою її характе­ристикою є повторюваність певних градацій добових сум сумарної радіації, за допомогою якої можна оцінити рентабельність роботи об'єктів сонячної енергетики.

Південний берег Криму найкраще забезпечений ресурсами сонячної енергії. Повторюваність добових сум сумарної радіації понад 12 МДж/м2 (достатніх для початку роботи геліоустановок) у квітні-вересні становить 73 – 98 %. На Поліській низовині, що відзначається низьким потенціалом сонячної енергії, повторюваність добових сум сумарної радіації, що не перевищують 4 МДж/м2, у зимові місяці становить 82 - 96 %. Вплив астрономічного та геофізичного фак­торів навесні, а саме збільшення тривалості дня, со­нячного сяйва, числа ясних днів, викликає зростан­ня добових сум сумарної радіації у цьому районі; максимум їх повторюваності перебуває у межах 4-8 МДж/м2. Влітку повторюваність добових сум, що пе­ревищують 12 МДж/м2 , становить 51 %.

Тривалість сонячного сяйва та хмарність, для де­тальної оцінки геліоенергетичних ресурсів необхідна інформація про тривалість сонячного сяйва, яка зас­тосовується у вирішенні практичних завдань геліое­нергетики. В ясний день геліоустановки можуть ви­користовувати майже всю сонячну радіацію, за ви­нятком ранкових та вечірніх годин, коли її по­тужність надто мала.

Тривалість сонячного сяйва зумовлюється мінли­вістю хмарності. Дійсна тривалість сонячного сяйва змінюється за рік від 1794 год. (Харків) до 2470 год. (Сімферополь), а середнє квадратичне відхилення — від 43 год. (Сімферополь) до 197 год. (Вінниця).

Геліоенергетичні ресурси оцінюють співвідношен­ням дійсної та можливої тривалості сонячного сяйва. В Українських Карпатах це відношення за рік дорівнює 35 - 38 %, на Поліссі — 40 - 42 %, у центральних райо­нах — 43 - 46 % та південних — 52 - 55 %.

Важливою характеристикою потенціалу сонячної енергії є середня тривалість сонячного сяйва за день з Сонцем. її значення з квітня до вересня змінюють­ся від 6 год. до 11 год. Широтне збільшення трива­лості сонячного сяйва у цей період зменшує число днів без Сонця з півночі на південь більше ніж втричі (від 15 до 4 днів).

Показником доцільності використання геліоуста­новок є характеристика числа ясних та напів'ясних днів. У середньому за рік на території України він пе­ревищує 200 днів, що задовольняє вимоги доцільності використання об'єктів сонячної енергетики. Найбіль­шим періодом використання сонячної енергії відрізняється Південний берег Криму, де спос­терігається за рік 265 ясних та напів'ясних днів, у квітні-вересні — 160 днів. Значна їх кількість також на Причорноморській та Приазовській низовинах (250 днів). Найменше число ясних та напів'ясних днів характерне для Українських Карпат (205 днів). На Поліській низовині цей показник становить 230 днів, а в період найбільш ймовірного використання соняч­ної енергії (квітень-вересень) — 143 дні.

Районування території України за потенціалом сонячної енергії Районування проводилось на основі кліматологічного узагальнення актинометричних та метеорологічних спостережень із застосуванням статистично-ймовірнісного методу.

На основі цих показників сонячної радіації виділе­но наступні райони (табл. 3):

· Південний берег Криму;

· Причорноморська та Приазовська низовини;

· Донецька та Придніпровська височини;

· Закарпатська низовина;

· Придніпровська низовина;

· Поліська низовина;

· Українські Карпати та Кримські гори.

Основним показником потенціалу сонячної енергії кожного району є кількість прямої та сумарної радіації за період оптимального використання соняч­ної радіації (квітень-вересень).

Отже, районування території України за комплек­сом показників потенціалу сонячної енергії, трива­лості сонячного сяйва та хмарності а також врахуван­ня ландшафтних особливостей перерозподілу соняч­ної енергії дає підстави для рекомендацій щодо її ви­користання та раціонального розміщення об'єктів сонячної енергетики:

1. Найдоцільніше використання сонячної енергії, а отже, і розміщення геліоустановок, на Південному березі Криму, на Причорноморській, Приазовській та Закарпатській низовинах. Найсприятливіший період їх роботи - квітень-вересень, а на Південному березі Криму - квітень-жовтень, коли переважає яс­на погода, а добові суми сумарної радіації становлять13,2 - 32,5 МДж/м2.

2. Послаблення сонячної радіації внаслідок з повторюваності похмурих днів в Українських Карпатах свідчить про недоцільність розміщення систем сонячного теплопостачання у цих районах. Натомість велика потужність сонячної радіації за ясного неба забезпечує потужну роботу локальних геліоустановок обмеженої дії.

3. Результати досліджень режиму надходження сонячної радіації, тривалості сонячного сяйва та хмарності і виділених районах дають змогу зробити висновок про економічну доцільність використання сонячної енергії у квітні-вересні, тому на перспективу, щоб забезпечити потреби в енергії протягом року, слід планувати у комплексі використання геліо- та вітроустановок.

Таблиця 3

Вітроенергетичні ресурси.Розподіл вітру на території України зумовлюється циркуляцією атмосфери та рельєфом. Залежно від орографічних особливостей вітровий режим визна­чається макромасштабними або мікромасштабними атмосферними рухами, коли повітряний потік зазнає значної деформації, а також відкритістю місця, відсутністю елементів захисту або закритістю, захи­щеністю місцевості та ін.